EP2130018A1 - Kapazitiver aufnahmewandler und mikrofon - Google Patents

Kapazitiver aufnahmewandler und mikrofon

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EP2130018A1
EP2130018A1 EP08718096A EP08718096A EP2130018A1 EP 2130018 A1 EP2130018 A1 EP 2130018A1 EP 08718096 A EP08718096 A EP 08718096A EP 08718096 A EP08718096 A EP 08718096A EP 2130018 A1 EP2130018 A1 EP 2130018A1
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EP
European Patent Office
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membrane
electrode
transducer according
recording transducer
capacitive
Prior art date
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Granted
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EP08718096A
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English (en)
French (fr)
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EP2130018B1 (de
Inventor
Lars Heine
Raimund Staat
Claus-Peter Hinke
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Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Original Assignee
Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP2130018A1 publication Critical patent/EP2130018A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2130018B1 publication Critical patent/EP2130018B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/08—Mouthpieces; Microphones; Attachments therefor
    • H04R1/083—Special constructions of mouthpieces
    • H04R1/086—Protective screens, e.g. all weather or wind screens
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00—Electrostatic transducers
    • H04R19/04—Microphones
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/32—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
    • H04R1/34—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by using a single transducer with sound reflecting, diffracting, directing or guiding means
    • H04R1/38—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by using a single transducer with sound reflecting, diffracting, directing or guiding means in which sound waves act upon both sides of a diaphragm and incorporating acoustic phase-shifting means, e.g. pressure-gradient microphone

Definitions

  • the present invention relates to a capacitive recording transducer and a corresponding microphone.
  • a microphone capsule with a capacitive recording transducer For microphone capsules that work on the capacitor principle, d. H. a microphone capsule with a capacitive recording transducer, effective protection against contamination, foreign particles (dust and drops of moisture) must be provided for the internal parts of the microphone capsule.
  • the sound to be recorded by the microphone capsule must pass unhindered into or onto the sound-transforming areas of the microphone capsule.
  • Protective regions of the microphone capsule are, for example, the electrical insulation of the electrode and the air gap between the active membrane and the electrode. This air gap is typically less microns wide and is typically accessible through openings in the electrode. If a foreign body penetrates into the air gap, it can influence or hinder the free vibration of the active membrane. Such a foreign body can also lead to spurious signals.
  • the microphone capsule is designed as a sound pressure receiver
  • the rear side of the transducer, d. H. on the side of the electrode be closed by a correspondingly sized volume.
  • the other side of the converter, d. H. the front, must be freely accessible for the sound to be recorded. From the front of the transducer, the air gap is typically protected by the active membrane.
  • the microphone capsule is configured as a symmetrically constructed transducer system
  • a membrane is provided which is arranged between two electrodes, ie an additional electrode is provided.
  • Symmetrically constructed transducer systems are particularly advantageous in a professional recording technique, so that the higher design complexity is well justified.
  • care must be taken that the sensitive areas of the microphone capsule are protected against environmental influences. This is done for example by the provision of a fleece.
  • the fleece is attached directly outside on the electrodes.
  • this web must be very fine to provide sufficient mechanical filtering.
  • the nonwoven causes considerable acoustic losses, since the sound can only pass through the nonwoven at those points where the electrode has openings.
  • a capacitive recording transducer with an active membrane and a first and second membrane support is provided.
  • the active membrane is sandwiched between the first and second membrane supports.
  • the first and second membrane carrier each have a surface running electrode.
  • the membrane carrier and the electrode are connected to one another such that the membrane carrier projects beyond the electrode by a predetermined amount.
  • the first and second membrane supports have a first side that protrudes a first distance beyond a first side of the electrode.
  • the second side of the membrane carrier projects a second distance beyond the second side of the electrode.
  • the first and second electrodes each have at least one sound-transmitting opening.
  • the capacitive pickup transducer has at least one protection unit which is provided on the second side of the membrane carrier for covering the second side of the electrode.
  • the present invention relates to the idea to provide a capacitive recording transducer with a membrane and two elements arranged symmetrically to the membrane.
  • These symmetrically designed elements each have a membrane carrier, which both fixes the membrane and encloses a flat electrode on its circumference.
  • the membrane carrier and the electrodes are connected to one another in such a way that they do not lie in one plane.
  • the membrane carriers are in front of the electrode or the membrane carriers project beyond the electrodes, so that a step is formed and so that the electrode has a sufficient distance from the membrane through which an air gap is formed.
  • the present invention also relates to the idea of providing a protective element on at least one side of the capacitive recording transducer.
  • the protective element may be a largely closed element with small openings, wherein the openings are designed such that they are sound permeable but pollution-impermeable designed.
  • the protective element is arranged on at least one of the two sides of the capacitive recording transducer such that a distance to the electrode is present.
  • the protective element may be configured as a membrane.
  • the protective element may further be designed as a membrane with small openings in such a way that the membrane is sound-permeable but impermeable to contamination. is is.
  • the protective elements may be designed to be electrically conductive and be connected in an electrically conductive manner to the active membrane.
  • FIG. 1 a shows a schematic representation of a capacitive recording transducer according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 1 b shows a schematic representation of a capacitive recording transducer according to a second exemplary embodiment
  • FIG. 1 c shows a schematic illustration of a capacitive recording transducer according to a third exemplary embodiment
  • Fig. 2 shows a sectional view of a protective element according to an embodiment of the invention.
  • the capacitive recording transducers described below can be provided, for example, in a microphone or in a microphone capsule.
  • the capacitive recording transducer 10 has an active membrane 20, two electrodes 30, isolation units 40 and two membrane supports 60. Between the two electrodes 30, the active membrane 20 is provided, which is held by the two membrane carriers. The two membrane supports 60 each receive one of the electrodes. Between the electrodes 30 and the membrane support 60, an insulation unit 40 is provided in each case.
  • the active membrane 60 is supported by the membrane carrier 60.
  • the membrane carrier has a first side 61 for holding the active membrane and a second side 62.
  • the membrane carrier 60 is designed such that it projects beyond the electrode 30 by a predetermined amount on its second side 62.
  • a protective element 50 may be provided. Thus, on both sides the capacitive recording transducer each have a protective element 50 are provided.
  • the capacitive recording transducer according to the first embodiment is particularly suitable for a Druckgradientenempftuler with, for example, a renal directivity.
  • the original transmission behavior of a capacitive recording transducer without protective elements is only slightly affected. This can be explained by the fact that the capacitive recording transducer already has to overcome considerable acoustic resistances in the air gap (between the active membrane 20 and the electrode 30). The losses caused by the provision of the protective elements 50 contribute only to a small extent to the total losses.
  • the protective element 50 may be configured according to the first embodiment as a largely closed protective element, wherein small openings are provided, which are acoustically permeable but pollution-impermeable designed.
  • the protective element 50 according to the first embodiment may, for example, a fabric, for. As nonwoven, a perforated disc or may be made of a porous material.
  • Fig. 1 b shows a schematic sectional view of a capacitive recording transducer according to the second embodiment.
  • the structure of the capacitive transducer according to the second embodiment substantially corresponds to the structure of the capacitive transducer according to the first embodiment.
  • the capacitive pickup transducer has an active membrane 20 between two electrodes 30.
  • the electrodes 30 are each connected via isolation units 40 to a membrane carrier 60.
  • the membrane carrier 60 serves to receive the active membrane 20.
  • protective elements 50 are provided on the second sides of the membrane carrier 60.
  • the protective elements 50 according to the second embodiment are designed, for example, as a membrane. Characterized in that the second side of the membrane support 60 protrudes beyond the electrode 30, the protective element 50 can be excited by sound waves to vibrate.
  • the capacitive sound transducer according to the second embodiment can be used in particular as a pressure receiver.
  • the membrane of the transducer is made very stiff, so that a low rigidity of the additional membranes (protective elements 50) is not significant.
  • the capacitive recording transducer according to the second embodiment is particularly advantageous when a complete sealing of the transducer is desired both from impurities and from water vapor.
  • Fig. 1 c shows a schematic sectional view of a capacitive transducer according to a third embodiment.
  • the structure of the capacitive transducer according to the third embodiment substantially corresponds to the structure of the capacitive transducer according to the first or second embodiment.
  • the protective elements according to the third embodiment differ from the protective elements 50 according to the first or second embodiment.
  • the protective elements according to the third embodiment have a membrane which has small openings, which are designed such that it is sound-permeable but dirt-impermeable.
  • the design of the second side 62 of the membrane carrier 60 ensures that a predetermined distance between the electrode 30 and the protective element 50 is provided.
  • the capacitive recording transducer according to the third exemplary embodiment thus essentially corresponds to a combination of the capacitive recording transducers according to the first and second exemplary embodiments.
  • the protective member 50 according to the third embodiment corresponds to a combination of the protective members according to the first and second embodiments.
  • the capacitive converter according to the third exemplary embodiment can be implemented, for example, in a pressure gradient receiver, wherein this receiver has a renal directivity characteristic and the frequency response and the directivity can be purposefully amplified or reduced, above all, at low frequencies. This can be effected, for example, by the provision of the openings or by the configuration of the openings.
  • the protective elements according to the first, second or third exemplary embodiment can be designed to be electrically conductive.
  • the protective elements are also electrically connected or coupled to the active membrane.
  • Fig. 2 shows a schematic sectional view of a membrane carrier.
  • This membrane carrier can be used as a membrane carrier in the first, second or third embodiment and is configured, for example, as a system disk and has a first side 61 and a second side 62.
  • the first side 61 serves to receive the active membrane of the recording transducer.
  • the first side 61 is configured such that it projects beyond the first side of the electrode by a first distance. This defined distance can have, for example, 30 micrometers.
  • the second side 62 of the membrane holder 60 is likewise designed such that it projects beyond the second side of the electrode by a predetermined amount.
  • the electrode 30 may have a plurality of holes 31, so that the electrode may be configured as a perforated disk. Between the electrode and the membrane holder 60 each plastic insulators 40 are provided.
  • the membrane holder 60 may be configured, for example, as a ring.
  • the ring and the perforated disc can for example be injected or poured.
  • two of the membrane supports 60 are needed, with an active membrane 20 between the first side 61 of a first membrane carrier 60 and the first side 61 of a second membrane carrier is arranged.
  • the two membrane carriers can be connected, for example, by the active membrane by means of adhesive.
  • the protective elements 50 are each arranged on the second side 62 of the membrane carrier 60. This can be done for example by an elastic adhesive film.
  • the adhesive film can compensate for tolerances at the same time.
  • the capacitive recording transducer on an active membrane which is held between two membrane carriers, which are designed symmetrically.
  • a surface configured electrode is provided in the membrane carriers.
  • the membrane carrier has a first side for receiving the active membrane and a second side, which projects beyond the electrode.
  • the electrodes may have openings through which sound can reach the active membrane.
  • the membrane carrier is designed such that both its first and its second side projects beyond the electrode.
  • a preferably disc-shaped protective element can be arranged, which thereby covers a rear surface of the electrodes.
  • the protective element may have at least one opening which is sound-permeable, but impermeable to contamination.
  • the protective element may also be designed as a membrane without holes.
  • the protective element may further be configured as a membrane with at least one opening, wherein the opening is designed to be sound-permeable and contamination-impermeable.
  • the membrane carrier can have slots through which an electrical line can be guided to the electrodes received by the membrane carrier. Between the membrane carrier and the electrode, an insulation unit is provided.
  • the active membrane can be made electrically conductive on both sides. The membrane may be in electrical contact with the membrane carrier. Membrane carrier and the active membrane can be glued together. The two membrane supports can be screwed together to fix the active membrane.
  • the membrane carrier and the electrode can have an insulating plastic be connected to each other, ie the insulating plastic serves as an isolation unit.
  • the electrodes may be configured via an insulating support, wherein a conductive coating is provided on the insulating support.
  • a sound-transmitting damping element can be arranged on the electrodes.
  • an element On the second side of the membrane carrier, an element may be provided which covers the electrode and forms a volume towards the electrode. This element may optionally have at least one sound opening towards the electrode. This opening can be closed, for example, by a sound-damping element.
  • a nonwoven fabric may be provided between the electrode and the protective member 50, the nonwoven fabric preferably covering the entire surface of the electrode.
  • the fleece does not cover the surface of the insulation units 40.
  • a capacitive recording transducer with an active membrane and a first and second membrane support is provided.
  • the active membrane is received between the first and second membrane supports.
  • the first and second membrane carriers each have a flat electrode, wherein the membrane carrier and the electrode are connected to each other such that the membrane carrier projects beyond the electrode by a predetermined amount.
  • the membrane carrier has a first side, which projects beyond a first predetermined distance over a first side of the electrode, and a second side, which projects beyond the second side of the electrode by a second distance.
  • the first and second electrodes each have at least one sound-transmissive opening.
  • the capacitive recording transducer may have at least one protective unit, which is provided on the second side of the membrane carrier for covering the second side of the electrode.
  • the protective element may have at least one opening which is designed to be sound-permeable and impermeable to contamination.
  • the protective element can be configured as a membrane or have a membrane.
  • the membrane may have at least one opening which is designed to sound permeable and pollution-impermeable.
  • the membrane carrier and the electrode are designed to be electrically conductive, but electrically isolated from each other.
  • the active membrane can be designed to be electrically conductive on both sides.
  • the membrane carrier and the active membrane may be electrically connected together.
  • the active membrane and the membrane carrier can be glued together.
  • the first and second membrane supports can be screwed together so that the active membrane is fixed.
  • the membrane carrier and the electrode can be connected to each other via insulating plastic.
  • the electrodes may have an insulating support and at least one electrically conductive coating.
  • the capacitive recording transducer may have a sound-transmitting damping element, which is applied to one of the electrodes.

Abstract

Es wird ein kapazitiver Aufnahmewandler mit einer aktiven Membran (20) und einem ersten und zweiten Membranträger (60) vorgesehen. Die aktive Membran (20) wird zwischen dem ersten und zweiten Membranträger (60) aufgenommen. Der erste und zweite Membranträger (60) weisen jeweils eine flächig ausgeführte Elektrode (30) auf. Der Membranträger und die Elektrode sind derart miteinander verbunden, dass der Membranträger die Elektrode um ein vorgegebenes Maß überragt.

Description

Kapazitiver Aufnahmewandler und Mikrofon
Die vorliegende Erfindung betrifft einen kapazitiven Aufnahmewandler sowie ein entsprechendes Mikrofon.
Bei Mikrofonkapseln, welche nach dem Kondensatorprinzip arbeiten, d. h. eine Mikrofonkapsel mit einem kapazitiven Aufnahmewandler, muss ein wirksamer Schutz vor Verunreinigungen, Fremdpartikeln (Staub und Feuchtigkeitstropfen) für die internen Teile der Mikrofonkapsel vorgesehen werden. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass der durch die Mikrofonkapsel aufzuzeichnende Schall ungehindert in bzw. an die schallwandelnden Bereiche der Mikrofonkapsel gelangen muss. Besonders zu schützende Bereiche der Mikrofonkapsel sind beispielswei- se die elektrische Isolation der Elektrode und der Luftspalt zwischen der aktiven Membran und der Elektrode. Dieser Luftspalt ist typischerweise weniger Mikrometer breit und ist typischerweise durch Öffnungen in der Elektrode zugänglich. Wenn ein Fremdkörper in den Luftspalt eindringt, so kann er die freie Schwingung der aktiven Membran beeinflussen bzw. behindern. Ein derartiger Fremd- körper kann ferner dazu führen, dass Störsignale entstehen.
Wenn die Mikrofonkapsel als ein Schalldruckempfänger ausgestaltet wird, so kann die rückwärtige Seite des Wandlers, d. h. auf der Seite der Elektrode, durch ein entsprechend dimensioniertes Volumen verschlossen werden. Die andere Seite des Wandlers, d. h. die Vorderseite, muss für den aufzuzeichnenden Schall frei zugänglich sein. Von der Vorderseite des Wandlers ist der Luftspalt typischerweise durch die aktive Membran geschützt.
Wenn die Mikrofonkapsel als symmetrisch aufgebautes Wandlersystem ausgestaltet ist, so wird eine Membran vorgesehen, welche zwischen zwei Elektroden angeordnet ist, d. h. es wird eine zusätzliche Elektrode vorgesehen. Derartige symmetrisch aufgebaute Wandlersysteme sind insbesondere vorteilhaft bei einer professionellen Aufnahmetechnik, so dass der höhere konstruktive Aufwand durchaus gerechtfertigt ist. Hierbei ist jedoch darauf zu achten, dass die sensiblen Bereiche der Mikrofonkapsel gegen Umwelteinflüsse zu schützen sind. Dies erfolgt beispielsweise durch das Vorsehen eines Vlieses. Dabei wird das Vlies unmittelbar außen auf den Elektroden angebracht. Dieses Vlies muss jedoch sehr fein sein, um eine ausreichende mechanische Filterung vorzusehen. Andererseits werden durch das Vlies erhebliche akustische Verluste bewirkt, da der Schall nur an denjenigen Stellen durch das Vlies treten kann, an denen die Elekt- rode Öffnungen aufweist.
Durch eine derartige Ausgestaltung kann jedoch nur der Luftspalt, nicht jedoch die Isolierung der Elektrode beispielsweise vor Verunreinigungen geschützt werden. Um eine Robustheit eines kapazitiven Wandlers sicherzustellen, muss jedoch auch die Isolierung der Elektrode vor Verunreinigungen geschützt werden, damit das Mikrofon beispielsweise auch im Freien eingesetzt werden kann.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen kapazitiven Aufnahmewandler vorzusehen, welcher einen verbesserten Schutz der empfindlichen Bauelemente gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch einen kapazitiven Aufnahmewandler gemäß Anspruch 1 gelöst.
Somit wird ein kapazitiver Aufnahmewandler mit einer aktiven Membran und einem ersten und zweiten Membranträger vorgesehen. Die aktive Membran wird zwischen dem ersten und zweiten Membranträger aufgenommen bzw. dazwischen befestigt. Der erste und zweite Membranträger weist jeweils eine flächig ausgeführte Elektrode auf. Der Membranträger und die Elektrode sind derart miteinander verbunden, dass der Membranträger die Elektrode um ein vorgegebenes Maß überragt. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der erste und zweite Membranträger eine erste Seite auf, welche um einen ersten Abstand über eine erste Seite der Elektrode hinausragt. Die zweite Seite des Membranträgers ragt einen zweiten Abstand über die zweite Seite der Elektrode hinaus.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die erste und zweite Elektrode jeweils mindestens eine schalldurchlässige Öffnung auf.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der kapazitive Aufnahmewandler mindestens eine Schutzeinheit auf, welche an der zweiten Seite des Membranträgers zum Verdecken der zweiten Seite der Elektrode vorgesehen ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft den Gedanken, einen kapazitiven Aufnahmewandler mit einer Membran und zwei symmetrisch zu der Membran angeordneten Elementen vorzusehen. Diese symmetrisch ausgeführten Elemente weisen dabei je einen Membranträger auf, welcher sowohl die Membran fixiert als auch eine flächig ausgeführte Elektrode an ihrem Umfang umschließt. Hierbei sind der Membranträger und die Elektroden derart miteinander verbunden, dass sie nicht in einer Ebene liegen. Hierbei stehen die Membranträger gegenüber der Elektrode vor bzw. die Membranträger überragen die Elektroden, so dass eine Stufe gebildet wird und so dass die Elektrode einen hinreichenden Abstand zur Membran aufweist, durch welchen ein Luftspalt ausgebildet wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls den Gedanken, ein Schutzelement an zumindest einer Seite des kapazitiven Aufnahmewandlers vorzusehen. Das Schutzelement kann ein weitgehend geschlossenes Element mit kleinen Öffnungen darstellen, wobei die Öffnungen derart ausgestaltet sind, dass sie schalldurchlässig aber verschmutzungsundurchlässig ausgestaltet sind. Das Schutz- element wird derart an mindestens einer der beiden Seiten des kapazitiven Aufnahmewandlers angeordnet, dass ein Abstand zur Elektrode vorhanden ist. Das Schutzelement kann als eine Membran ausgestaltet sein. Das Schutzelement kann ferner als eine Membran mit kleinen Öffnungen derart ausgestaltet sein, dass die Membran schalldurchlässig aber verschmutzungsundurchlässig ausges- taltet ist. Zusätzlich dazu können die Schutzelemente elektrisch leitend ausgestaltet sein und elektrisch leitend mit der aktiven Membran verbunden werden.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ausführungsbeispiele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachste- hend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben.
Fig. 1 a zeigt eine schematische Darstellung eines kapazitiven Aufnahmewandlers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 1 b zeigt eine schematische Darstellung eines kapazitiven Aufnahmewandlers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, Fig. 1 c zeigt eine schematische Darstellung eines kapazitiven Aufnahmewandlers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, und
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht eines Schutzelementes gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die nachfolgend beschriebenen kapazitiven Aufnahmewandler können bei- spielsweise in einem Mikrofon bzw. in einer Mikrofonkapsel vorgesehen werden.
Fig. 1 a zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines kapazitiven Aufnahmewandlers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Der kapazitive Aufnahmewandler 10 weist eine aktive Membran 20, zwei Elektroden 30, Isolationseinheiten 40 und zwei Membranträger 60 auf. Zwischen den beiden Elektroden 30 ist die aktive Membran 20 vorgesehen, welche von den beiden Membranträgern gehalten wird. Die beiden Membranträger 60 nehmen jeweils eine der Elektroden auf. Zwischen den Elektroden 30 und dem Membranträger 60 ist jeweils eine Isolationseinheit 40 vorgesehen. Die aktive Membran 60 wird durch den Membranträger 60 getragen bzw. gehalten. Hierbei weist der Membranträger eine erste Seite 61 zum Halten der aktiven Membran und eine zweite Seite 62 auf. Der Membranträger 60 ist derart ausgestaltet, dass er an seiner zweiten Seite 62 um ein vorgegebenes Maß über die Elektrode 30 hinausragt. An der zweiten Seite 62 kann ein Schutzelement 50 vorgesehen werden. Somit kann auf beiden Seiten des kapazitiven Aufnahmewandlers jeweils ein Schutzelement 50 vorgesehen werden.
Der kapazitive Aufnahmewandler gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist insbesondere für einen Druckgradientenempfänger mit beispielsweise einer Nierenrichtcharakteristik geeignet. Bei einer derartigen Ausgestaltung wird das ursprüngliche Übertragungsverhalten eines kapazitiven Aufnahmewandlers ohne Schutzelemente nur geringfügig beeinflusst. Dies lässt sich dadurch begründen, dass der kapazitive Aufnahmewandler bereits erhebliche akustische Widerstände in dem Luftspalt (zwischen der aktiven Membran 20 und der Elektrode 30) über- winden muss. Die Verluste, welche durch das Vorsehen der Schutzelemente 50 bewirkt werden, tragen nur in einem geringen Maße zu den Gesamtverlusten bei.
Das Schutzelement 50 kann gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel als ein weitestgehend geschlossenes Schutzelement ausgestaltet sein, wobei kleine Öffnungen vorgesehen werden, welche schalldurchlässig aber verschmutzungs- undurchlässig ausgestaltet sind. Das Schutzelement 50 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann beispielsweise ein Gewebe, z. B. Vlies, eine gelochte Scheibe darstellen oder kann aus einem porösen Material hergestellt sein.
Fig. 1 b zeigt eine schematische Schnittansicht eines kapazitiven Aufnahmewandlers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Hierbei entspricht der Aufbau des kapazitiven Wandlers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dem Aufbau des kapazitiven Wandlers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Somit weist der kapazitive Aufnahmewandler eine aktive Membran 20 zwischen zwei Elektroden 30 auf. Die Elektroden 30 sind jeweils über Isolationseinheiten 40 mit einem Membranträger 60 verbunden. Der Membranträger 60 dient der Aufnahme der aktiven Membran 20.
Auch gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel werden Schutzelemente 50 an den zweiten Seiten des Membranträgers 60 vorgesehen. Die Schutzelemente 50 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind beispielsweise als eine Membran ausgestaltet. Dadurch, dass die zweite Seite des Membranträgers 60 über die Elektrode 30 hinausragt, kann das Schutzelement 50 durch Schallwellen zum Schwingen angeregt werden.
Der kapazitive Schallwandler gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann insbesondere als Druckempfänger verwendet werden. Hierbei wird die Membran des Wandlers sehr steif ausgestaltet, so dass eine geringe Steifigkeit der zusätzlichen Membranen (Schutzelemente 50) nicht ins Gewicht fällt. Der kapazitive Aufnahmewandler gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine völlige Abdichtung des Wandlers sowohl vor Verunreinigungen als auch vor Wasserdampf gewünscht wird.
Fig. 1 c zeigt eine schematische Schnittansicht eines kapazitiven Wandlers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Hierbei entspricht der Aufbau des kapazitiven Wandlers gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dem Aufbau der kapazitiven Wandler gemäß dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel. Lediglich die Schutzelemente 50 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel unterscheiden sich von den Schutzelementen 50 gemäß dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel. Die Schutzelemente gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel weisen eine Membran auf, welche kleine Öffnungen aufweist, welche derart ausgestaltet sind, dass sie schalldurchlässig aber verschmutzungsundurchlässig ist. Durch die Ausgestaltung der zweiten Seite 62 des Membranträgers 60 wird gewährleistet, dass ein vorgegebener Abstand zwischen der Elektrode 30 und dem Schutzelement 50 vorgesehen ist.
Der kapazitive Aufnahmewandler gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ent- spricht somit im Wesentlichen einer Kombination der kapazitiven Aufnahmewandler gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel. Genauer gesagt entspricht das Schutzelement 50 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel einer Kombination der Schutzelemente gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel. Der kapazitive Wandler gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel kann beispielsweise in einem Druckgradientenempfänger implementiert werden, wobei dieser Empfänger eine Nierenrichtcharakteristik aufweist und wobei der Frequenzgang und die Richtwirkung gezielt vor allen Dingen bei tiefen Frequenzen verstärkt bzw. reduziert werden können. Dies kann beispielsweise durch das Vorsehen der Öffnungen bzw. durch die Ausgestaltung der Öffnungen bewirkt werden.
Die Schutzelemente gemäß dem ersten, zweiten oder dritten Ausführungsbeispiel können elektrisch leitend ausgestaltet sein. Vorzugsweise sind die Schutzelemente ebenfalls elektrisch leitend mit der aktiven Membran verbunden bzw. gekoppelt.
Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Membranträgers. Dieser Membranträger kann als Membranträger in dem ersten, zweiten oder dritten Ausführungsbeispiel eingesetzt werden und ist beispielsweise als eine Systemscheibe ausgestaltet und weist eine erste Seite 61 und eine zweite Seite 62 auf. Die erste Seite 61 dient dabei dazu, die aktive Membran des Aufnahmewandlers aufzunehmen. Die erste Seite 61 ist dabei derart ausgestaltet, dass sie um einen ersten Abstand über die erste Seite der Elektrode hinausragt. Dieser definierte Abstand kann beispielsweise 30 Mikrometer aufweisen. Die zweite Seite 62 des Membranhalters 60 ist ebenfalls derart ausgestaltet, dass sie um ein vorgegebe- nes Maß über die zweite Seite der Elektrode hinausragt.
Die Elektrode 30 kann eine Vielzahl von Löchern 31 aufweisen, so dass die Elektrode als eine Lochscheibe ausgestaltet sein kann. Zwischen der Elektrode und dem Membranhalter 60 sind jeweils Kunststoffisolierungen 40 vorgesehen.
Der Membranhalter 60 kann beispielsweise als ein Ring ausgestaltet sein. Der Ring und die Lochscheibe können beispielsweise eingespritzt oder eingegossen werden.
Für einen symmetrischen kapazitiven Aufnahmewandler werden zwei der Membranträger 60 benötigt, wobei eine aktive Membran 20 zwischen der ersten Seite 61 eines ersten Membranträgers 60 und der ersten Seite 61 eines zweiten Membranträgers angeordnet wird. Hierbei können die beiden Membranträger beispielsweise durch die aktive Membran mittels Klebstoff verbunden werden.
Die Schutzelemente 50 werden jeweils an der zweiten Seite 62 des Membranträ- gers 60 angeordnet. Dies kann beispielsweise durch einen elastischen Klebstofffilm erfolgen. Dabei kann der Klebstofffilm gleichzeitig Toleranzen ausgleichen.
Somit weist der kapazitive Aufnahmewandler eine aktive Membran auf, welche zwischen zwei Membranträgern gehalten wird, welche symmetrisch ausgestaltet sind. In den Membranträgern ist jeweils eine flächig ausgestaltete Elektrode vorgesehen. Der Membranträger weist eine erste Seite zur Aufnahme der aktiven Membran und eine zweite Seite auf, welche über die Elektrode hinausragt. Die Elektroden können dabei Öffnungen aufweisen, durch welche Schall zu der aktiven Membran gelangen kann. Der Membranträger ist derart ausgestaltet, dass sowohl seine erste als auch seine zweite Seite über die Elektrode vorsteht. An der zweiten Seite des Membranträgers kann ein vorzugsweise scheibenförmiges Schutzelement angeordnet werden, welches dadurch eine rückwärtige Fläche der Elektroden verdeckt. Das Schutzelement kann mindestens eine Öffnung aufweisen, welche schalldurchlässig, jedoch verschmutzungsundurchlässig ist. Das Schutzelement kann ebenfalls als eine Membran ohne Löcher ausgestal- tet sein. Das Schutzelement kann ferner als eine Membran mit mindestens einer Öffnung ausgestaltet sein, wobei die Öffnung schalldurchlässig und verschmutzungsundurchlässig ausgestaltet ist. Der Membranträger kann Schlitze aufweisen, durch welche eine elektrische Leitung zu den durch den Membranträger aufgenommenen Elektroden geführt werden kann. Zwischen dem Membranträger und der Elektrode ist eine Isolationseinheit vorgesehen. Die aktive Membran kann beidseitig elektrisch leitend ausgestaltet sein. Die Membran kann einen elektrischen Kontakt zu dem Membranträger aufweisen. Membranträger und die aktive Membran können miteinander verklebt sein. Die beiden Membranträger können miteinander verschraubt werden, um die aktive Membran zu fixieren. Der Membranträger und die Elektrode können über einen isolierenden Kunststoff miteinander verbunden sein, d. h. der isolierende Kunststoff dient als Isolationseinheit.
Alternativ dazu können die Elektroden über einen isolierenden Träger ausgestaltet sein, wobei eine leitende Beschichtung auf dem isolierenden Träger vorgese- hen wird. Auf den Elektroden kann ein schalldurchlässiges Dämpfungselement angeordnet sein. Auf der zweiten Seite des Membranträgers kann ein Element vorgesehen werden, welches die Elektrode abdeckt und ein Volumen zur Elektrode hin ausbildet. Dieses Element kann optional mindestens eine Schallöffnung zur Elektrode hin aufweisen. Diese Öffnung kann beispielsweise durch ein schalldämpfendes Element verschlossen werden.
In dem oben beschriebenen kapazitiven Wandler kann ein Vlies zwischen der Elektrode und dem Schutzelement 50 vorgesehen werden, wobei der Vlies vorzugsweise die gesamte Fläche der Elektrode abdeckt. Hierbei deckt das Vlies nicht die Fläche der Isolationseinheiten 40 ab.
Somit wird ein kapazitiver Aufnahmewandler mit einer aktiven Membran und einem ersten und zweiten Membranträger vorgesehen. Die aktive Membran wird zwischen dem ersten und zweiten Membranträger aufgenommen. Der erste und zweite Membranträger weisen jeweils eine flächig ausgeführte Elektrode auf, wobei der Membranträger und die Elektrode derart miteinander verbunden sind, dass der Membranträger die Elektrode um ein vorgegebenes Maß überragt. Der Membranträger weist eine erste Seite auf, welche um einen ersten vorgegebenen Abstand über eine erste Seite der Elektrode hinausragt, und eine zweite Seite, welche um einen zweiten Abstand über die zweite Seite der Elektrode hinausragt. Die erste und zweite Elektrode weisen jeweils mindestens eine schalldurch- lässige Öffnung auf. Der kapazitive Aufnahmewandler kann mindestens eine Schutzeinheit aufweisen, welche an der zweiten Seite des Membranträgers zum Verdecken der zweiten Seite der Elektrode vorgesehen ist. Das Schutzelement kann dabei mindestens eine Öffnung aufweisen, welche schalldurchlässig und verschmutzungsundurchlässig ausgestaltet ist. Das Schutzelement kann dabei als eine Membran ausgestaltet sein bzw. eine Membran aufweisen. Die Membran kann mindestens eine Öffnung aufweisen, welche schalldurchlässig und verschmutzungsundurchlässig ausgestaltet ist.
Der Membranträger und die Elektrode sind elektrisch leitend ausgestaltet, aber elektrisch voneinander isoliert. Die aktive Membran kann auf beiden Seiten elekt- risch leitend ausgestaltet sein. Der Membranträger und die aktive Membran können elektrisch miteinander verbunden sein. Die aktive Membran und der Membranträger können miteinander verklebt sein. Der erste und zweite Membranträger können miteinander verschraubt werden, so dass die aktive Membran fixiert wird. Der Membranträger und die Elektrode können über isolierenden Kunststoff miteinander verbunden sein. Die Elektroden können einen isolierenden Träger sowie mindestens eine elektrisch leitende Beschichtung aufweisen. Der kapazitive Aufnahmewandler kann ein schalldurchlässiges Dämpfungselement aufweisen, welches auf einer der Elektroden aufgebracht ist.

Claims

Ansprüche
1 . Kapazitiver Aufnahmewandler, mit einer aktiven Membran (20), einem ersten und zweiten Membranträger (60), wobei die aktive Membran (20) zwischen dem ersten und zweiten Membranträger (60) aufgenommen wird, wobei der erste und der zweite Membranträger (60) jeweils eine flächig ausgeführte Elektrode (30) aufweisen, wobei der Membranträger (60) und die Elektrode (30) derart miteinander verbunden sind, dass der Membranträger (60) die Elektrode (30) um ein vorgegebenes Maß überragt.
2. Kapazitiver Aufnahmewandler nach Anspruch 1 , wobei der erste und zweite Membranträger (60) eine erste Seite (61 ) aufweist, welche um einen ersten Abstand über eine erste Seite der Elektrode (30) hinausragt, wobei die zweite Seite (62) des Membranträgers (60) um einen zweiten Abstand über die zweite Seite der Elektrode hinausragt.
3. Kapazitiver Aufnahmewandler nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die erste und zweite Elektrode (30) jeweils mindestens eine schalldurchlässige Öffnung (31 ) aufweisen.
4. Kapazitiver Aufnahmewandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit mindestens einer Schutzeinheit (50), welche an der zweiten Seite (62) des Memb- ranträgers (60) zum Verdecken der zweiten Seite der Elektrode (30) vorgesehen ist.
5. Kapazitiver Aufnahmewandler nach Anspruch 4, wobei das Schutzelement (50) mindestens eine Öffnung aufweist, welche schalldurchlässig und verschmutzungsundurchlässig ausgestaltet ist.
6. Kapazitiver Aufnahmewandler nach Anspruch 5, wobei das Schutzelement (50) eine Membran aufweist.
7. Kapazitiver Aufnahmewandler nach Anspruch 5, wobei das Schutzelement (50) eine Membran mit mindestens einer Öffnung aufweist, welche schalldurchlässig und verschmutzungsundurchlässig ausgestaltet ist.
8. Kapazitiver Aufnahmewandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Membranträger (60) und die Elektrode (30) elektrisch leitend ausgestaltet sind und elektrisch voneinander isoliert miteinander gekoppelt sind.
9. Kapazitiver Aufnahmewandler nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die aktive Membran (20) auf beiden Seiten elektrisch leitend ausgestaltet ist.
10. Kapazitiver Aufnahmewandler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Membranträger (60) und die aktive Membran (20) elektrisch miteinander gekoppelt sind.
1 1. Kapazitiver Aufnahmewandler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die aktive Membran (20) und der Membranträger (60) miteinander verklebt sind.
12. Kapazitiver Aufnahmewandler nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , wobei der erste und zweite Membranträger (60) miteinander verschraubt sind und somit die aktive Membran (20) fixieren.
13. Kapazitiver Aufnahmewandler nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Membranträger (60) und die Elektrode (30) über einen isolierenden Kunststoff miteinander verbunden sind.
14. Kapazitiver Aufnahmewandler nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Elektroden (30) einen isolierenden Träger (40) sowie mindestens eine elektrisch leitende Beschichtung aufweisen.
15. Kapazitiver Aufnahmewandler nach einem der Ansprüche 1 bis 14, ferner mit einem schalldurchlässigen Dämpfungselement, welches auf einer der Elektroden (30) angebracht ist.
16. Kapazitiver Aufnahmewandler nach einem der Ansprüche 1 bis 15, mit einem Element zum Abdecken der Elektrode, wobei durch das Element ein Volumen zur Elektrode hin ausgebildet wird, wobei das Element an der zweiten Seite der Elektrode angeordnet wird.
17. Kapazitiver Aufnahmewandler nach Anspruch 16, wobei das Element mindestens eine Schallöffnung zur Elektrode hin aufweist.
18. Kapazitiver Aufnahmewandler nach Anspruch 17, wobei die Schallöffnung ein schalldämpfendes Element aufweist.
19. Kapazitiver Aufnahmewandler nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei der erste und zweite Membranträger (60) symmetrisch ausgestaltet sind.
20. Mikrofon mit einem kapazitiven Aufnahmewandler nach einem der Ansprü- che 1 bis 19.
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